甲烷气氛中铁精矿粉闪速还原行为研究

高炉炼铁工艺存在流程长、能耗高以及强烈依赖冶金焦等问题,发展绿色低碳的非高炉炼铁工艺对钢铁生产具有重大意义。本文采用超级铁精矿粉进行了甲烷闪速还原试验,考察还原温度及甲烷体积分数对金属化率的影响,研究铁精矿粉在试验条件下的闪速还原行为,并对还原产物微观形貌进行观察,分析闪速还原机理。结果表明:还原温度为1550 K、甲烷体积分数7.5%、还原时间为5.49 s时,矿粉金属化率可达90.0%;还原温度的升高及甲烷体积分数的增加提高了矿粉的金属化率;甲烷在还原过程中发生裂解,生成的固体碳在还原产物表面沉积,促进铁氧化物的还原和金属铁的渗碳;渗碳过程降低了金属铁的熔点,还原产物由不规则形状向球型转变;矿粉内部为致密的铁层包裹着未反应的铁氧化物的结构,在FeO/Fe界面处FeO的还原主要是由铁中的固溶碳[C]完成。

从闪速还原锌焙砂中选择性浸出锌、铁试验研究

研究了从锌焙砂闪速还原焙烧产物中选择性酸浸锌,考察了初始硫酸质量浓度、浸出温度、浸出时间、液固体积质量比、搅拌速度对锌、铁浸出率的影响。试验结果表明:还原锌焙砂的锌浸出率较锌焙砂的锌浸出率提高10%以上,其浸出渣中含铁质量分数提高7%以上;还原锌焙砂结构疏松多孔,使其及浸出渣的过滤性能得以改善。高效分解锌焙砂中ZnFe2O4并形成理想形态的磁性化合物Fe3O4,是提高还原锌焙砂锌浸出率并抑制铁浸出从而实现锌、铁有效分离的关键。

赤铁粉矿在H_2气氛中的闪速还原行为

通过高温下的动力学实验对铁粉矿在H_2气氛中的闪速还原行为进行了研究.采用XRD、SEM和金相显微镜对反应后铁粉矿的物相组成和单个粉矿颗粒表面及内部微观形貌的演变规律进行了分析,采用化学分析法获得了反应后赤铁粉矿的还原度.结果表明:铁粉矿高温下发生的闪速还原仍然遵循Fe_2O_3→Fe_3O_4→FeO→Fe的逐级还原规律.粉矿颗粒的剖面由未反应核和产物层构成,符合未反应核模型的描述.采用模型函数配合法得出铁粉矿与H_2在高温下发生闪速还原反应的限制性环节是界面化学反应,进一步基于动力学模型计算得到,闪速还原的表观活化能为311 kJ/mol.

氰渣闪速还原焙烧综合利用工业应用

氰渣属危险废物,为了综合利用氰渣,减少固废排放,采用闪速还原焙烧综合利用工艺回收氰渣中的有价元素,并实现工业化应用。氰渣先烘干脱水,经三级预热后进入还原焙烧反应炉,固气分离得到的焙烧矿冷却后炭浆提金银,浸渣磁选回收铁。工业应用结果表明:金浸出率66.70%、银浸出率54.38%,铁精矿铁品位58.32%、铁回收率84.46%,产率47.96%,指标良好。该技术是氰渣综合利用的一条新途径,经济效益和环境效益显著。

赤铁矿粉在H_(2)气氛中闪速还原过程的数值模拟

为了考察赤铁矿粉在不同反应条件下的闪速还原行为,基于欧拉-拉格朗日方法建立了描述赤铁矿粉在氢气气氛中闪速还原过程的数学模型。通过数值计算获得了反应器内气粒两相的温度分布、速度分布以及颗粒运动轨迹,并对赤铁矿粉在反应器中的闪速还原过程进行了分析,考察了炉温、氢气体积分数、粒度等操作条件对闪速还原行为的影响。结果表明,当炉温不高于1550 K时,赤铁矿粉在运动过程中经历了升温、热分解和气-固还原反应;当炉温高于1550 K时,赤铁矿粉还会发生气-液还原反应且该反应区域随着炉温和氢气体积分数的升高而增大。当氢气体积分数为40%时,炉温每升高150 K,粒度为53~64μm的赤铁矿粉在0.5 m反应区内的最终还原度提高约40个百分点。模型的建立为闪速还原炼铁技术的开发提供了理论指导。